8.1.1 金属矿物的开发利用（精品学案）-2021-2022学年高一化学同步学习高效学讲练（人教版2019必修第二册）

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2021-2022 学年高一化学同步学习高效学与练（精品学
案）
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用
课程学习目标
1．了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。
2．以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然
和谐相处的意义。
学科核心素养
科学态度与社会责任：
1．能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的具体方案。
2．具有将化学成果应用于生产、生活的意识。
3．能运用所学化学知识分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影
响从多个方面进行评估。
4．主动关心资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念。
【新知学习】
一.金属的存在
金属在自然界中的存在主要有两种形式，一种是 游离态 ，一种是 化合态 ，其中除了
金、铂 等极少数金属外，其他绝大多数金属都是以 化合态 存在于自然界。
二.金属冶炼的方法
1．金属冶炼原理与实质
(1)原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。
(2)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即：Mn＋＋ne-==M。
根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同。
1.对一些不活泼金属可以直接通过 热分解 的方法获得。
2HgO=== 2Hg+O2 ↑
2AgO=== 2Ag+O2 ↑
2.钾、钙、钠、镁、铝等极活泼的金属一般是用 电解 法获得。
2NaCl(熔融)===== 2Na+Cl2 ↑
MgCl2(熔融)===== Mg+Cl2 ↑
2Al2O3(熔融)===== 4Al+3O2 ↑
【思考】为什么工业上冶炼镁是电解氯化镁而不是氧化镁？冶炼铝是电解氧化铝而不是氯化铝？
氧化镁熔点高，能耗高；氯化铝是非电解质，熔融状态下不导电。
3.活泼性介于锌和铜之间的金属一般都采用 热还原法 法进行冶炼。
H2＋CuO === Cu + H2O
3CO + Fe2O3 === 2Fe + 3CO2 ↑ （高炉炼铁）
4.湿法炼铜：“曾青得铁则化为铜”
置换反应 CuSO4+Fe==Cu+FeSO4
5.金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系
金属的活
动性顺序
K、Ca、
Na、Mg、Al
Zn、Fe、
Sn、Pb、Cu
Hg、Ag Pt、Au
金属原子
失电子能力 强―→弱
金属离子
得电子能力 弱―→强
主要冶
炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法
还原剂或
特殊措施
强大电流
提供电子
H2、CO、C、
Al 等加热 加热 物理方法或
化学方法
【特别提醒】
用电解法冶炼较活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液。因为在其水溶液中，
阴极放电的是 H＋，而不是金属阳离子，故得不到金属单质
三.金属的回收和资源保护
(1)提高金属矿物的利用率；
(2)开发环保高效的金属冶炼方法；
(3)防止金属的腐蚀；
(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；
(5)加强废旧金属的回收和再利用。
【知识进阶】
金属的冶炼
【问题探究】
1．能否通过电解熔融的 MgO 制取金属镁？
不能。MgO 的熔点比MgCl2的熔点高，需要消耗很多的能量，成本太高。
2．能否通过电解 AlCl3制取金属铝？
不能。氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，没有自由移动的离子，不发生电离。
3．如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？
金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越
高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜 、
铁器等时代的发展历程。
【知识归纳总结】
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：
金属单质还原性、失电子能力依次减弱，金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强。
【注意】常见几种金属的冶炼误区
(1)工业上冶炼 Al 时用Al2O3而不用 AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。但冶炼 Al 时需加入冰晶石
(Na3AlF6)，以降低熔化温度。
(2)工业上冶炼 Mg 时用MgCl2而不用 MgO，因为MgO 的熔点很高，耗能大。
(3)Au、Pt 一般用物理法提取。
(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al 强的金属，如Mg、Na 等。
①铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属单质的过程。
实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。
②铝热反应实验中，镁和 KClO3的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放热反应且放出大
量的热，能使生成的金属熔化为液态。
铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、锰、钒等。
2．铝热反应实验
实验原理 Al 作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
实验
操作
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